Οι επιπτώσεις των κατολισθήσεων μπορούν να ελαχιστοποιηθούν με προστατευτικές και επιδιορθωτικές μεθόδους.
Ο κίνδυνος από τις μετακινήσεις της γης μπορεί να μειωθεί και η προστασία να διασφαλιστεί με προληπτικά και θεραπευτικά έργα δύο ειδών:
- Η ενεργή άμυνα εμποδίζει τα αίτια και εφαρμόζεται κυρίως με βαθιά αποστράγγιση ή αναδάσωση.
- Η παθητική άμυνα αφορά στα υλικά, που βρίσκονται ή ενδέχεται να βρίσκονται σε κίνηση, και γενικά εφαρμόζεται με την δημιουργία αναβαθμίδων, επαναπροσδιορισμό και κατασκευές συγκράτησης.
Αναφορικά με τις διεργασίες καθίζησης, συρρίκνωσης-διόγκωσης και καταβύθισης, υπάρχουν δύο είδη επιδιορθωτικών μεθόδων και προστατευτικών τεχνικών, οι οποίες εφαρμόζονται ανάλογα με την αποτελεσματικότητά τους και το κόστος τους:
- “Σκληρές” μέθοδοι (υψηλό κόστος αλλά μεγάλη αποτελεσματικότητα) όπως η ενίσχυση του κτηρίου
- “Ελαφριές” μέθοδοι (μικρότερο κόστος και συχνά επαρκείς), όπως οι θετικές δράσεις γύρω από τα κτήρια.
Τεχνικές πρόληψης
Η πρόληψη των ολισθήσεων, όπως και για τις κατολισθήσεις γενικά, περιλαμβάνει διάφορα διαδοχικά στάδια. Κατ’αρχάς θα πρέπει να γίνουν έρευνες για την ταυτοποίηση των τομέων που ενδεχομένως να δώσουν ολισθήσεις. Οι έρευνες αυτές οδηγούν στην αξιολόγηση της επικινδυνότητας της ολίσθησης. Στη συνέχεια προσδιορίζονται τα στοιχεία που κινδυνεύουν και αξιολογείται η τρωτότητά τους, ώστε να περιληφθεί ο κίνδυνος της ολίσθησης στον χωροταξικό προγραμματισμό. Το αποτέλεσμα είναι η κατάρτιση ενός χάρτη ζωνοποίησης ο οποίος προσδιορίζει τα εδάφη που μπορούν να οικοδομηθούν ή όχι, ανάλογα με τον βαθμό επικινδυνότητας και τρωτότητας. (βλέπε 12.1. Περισσότερες πληροφορίες για την χαρτογράφηση των κατολισθήσεων). Συνεπώς, οι αρχές της πόλης είναι υποχρεωμένες να ελέγχουν την απορροή όλων των υδάτων (νερά αποστράγγισης, λύματα, όμβρια ύδατα) και να αποφεύγονται οι εκσκαφές που ενδέχεται να επηρεάσουν την σταθερότητα του πρανούς.
Τεχνικές προστασίας
Οι τεχνικές αυτές χρησιμοποιούνται για την μείωση μικρής κλίμακας κινδύνων από ολισθήσεις. Σε μεγάλης κλίμακας ολισθήσεις ή σε βαθιές ολισθήσεις, σε συνδυασμό με τεχνικές προστασίας όπως η υπόγεια αποστράγγιση, ο καλύτερος τρόπος είναι η συνεχής παρακολούθηση της περιοχής και η λήψη πολεοδομικών μέτρων.
Οι τεχνικές προστασίας μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο ξεχωριστές κατηγορίες:
- “Δραστικές τεχνικές”: αποφεύγουν την πυροδότηση της ολίσθησης. Συνήθως μειώνουν την δύναμη των υλικών που σχηματίζουν το πρανές, με αποστράγγιση ή συστήματα ενίσχυσης του εδάφους.
- “Παθητικές τεχνικές”: χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο των επιδράσεων της ολίσθησης. Συνήθως πρόκειται για εξωτερικά συστήματα ενίσχυσης, τα οποία συγκρατούν τα υλικά πάνω στο πρανές.
A. Δραστικές τεχνικές
– Τεχνικές αποστράγγισης
Η αποστράγγιση του νερού είναι η πλέον σημαντική εργασία για την διόρθωση υφιστάμενων ή πιθανών ολισθήσεων. Η αποστράγγιση μειώνει το βάρος του όγκου που τείνει να ολισθήσει και αυξάνει την δύναμη των υλικών που σχηματίζουν το πρανές. Υπάρχουν τεχνικές επιφανειακής, υπεδάφιας και υπόγειας αποστράγγισης. Στο σχήμα 1 φαίνονται διαφορετικές τεχνικές αποστράγγισης, που χρησιμοποιούνται στην σταθεροποίηση ενός πρανούς (από TRB, 1978).
Η επιφανειακή αποστράγγιση συστήνεται ως μέρος της αντιμετώπισης οποιασδήποτε ολίσθησης ή πιθανής ολίσθησης. Το στραγγιστήριο αποστραγγίζει και οι τάφροι αποστράγγισης συλλέγουν και μεταφέρουν τα επιφανειακά ύδατα μακριά από το ασταθές πρανές. Τα συστήματα αυτά παρέχουν ταχύτατη αποστράγγιση της επιφάνειας. Το βάθος της τάφρου κυμαίνεται από 0,5 έως 1 μέτρο, με τριγωνική, ορθογώνια ή τραπεζοειδή διατομή.
Οι μέθοδοι αυτοί για τον έλεγχο της επιφανειακής απορροής είναι αποτελεσματικοί όταν χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με τεχνικές υποεδάφιας και υπόγειας αποστράγγισης. Συμφωνείται ότι τα υπόγεια ύδατα αποτελούν το αίτιο που ευθύνεται περισσότερο για την πλειονότητα των κατολισθήσεων (βλέπε 3.1.1. Περισσότερα στοιχεία για τον ρόλο του νερού). Συνεπώς, οι πλέον επιτυχείς μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για την πρόληψη και διόρθωση των ολισθήσεων βασίζονται εξολοκλήρου ή εν μέρει στον έλεγχο των υπογείων υδάτων.
Το όρυγμα αποστράγγισης χρησιμοποιείται συνήθως στην υποεδάφια αποστράγγιση. Το όρυγμα έχει 5 – 6 μέτρα βάθος. Ένας αγωγός διάτρητος στο πάνω μέρος του τοποθετείται στον πυθμένα του ορύγματος. Για την αποφυγή της επαφής μεταξύ του υλικού επίχωσης και του περιβάλλοντος υλικού ή για την αποφυγή βουλώματος του αγωγού χρησιμοποιείται μία μεμβράνη. Στη συνέχεια, το όρυγμα πληρώνεται με μείγμα από πετρώματα, γενικά με καθαρά κοκκώδη υλικά ή κροκάλες. Στην επιφάνεια, το όρυγμα πρέπει να διαθέτει οπές ελέγχου της λειτουργίας του συστήματος αποστράγγισης.
Τέλος, τα ύδατα της αποστράγγισης πρέπει να συλλέγονται και να μεταφέρονται μακριά από το ασταθές πρανές. Σχήμα 4: παράδειγμα αδιαπέρατου συστήματος συλλογής.
Τα ορύγματα αποστράγγισης δεν είναι αποτελεσματικά σε περίπτωση ενεργούς κατολίσθησης διότι μπορούν να σπάσουν και δεν επαρκούν για βαθιές κατολισθήσεις. Απαιτείται υπόγεια αποστράγγιση.
Η υπόγεια αποστράγγιση προϋποθέτει την διάνοιξη γεωτρήσεων. Πρόκειται για υποοριζόντιες εκροές και χρησιμοποιείται όταν η φρεάτιος στάθμη είναι μεγάλη για να μειωθεί με επιφανειακή ή υπεδάφια αποστράγγιση. Όταν η ασταθής μάζα βρίσκεται σε μεγάλο βάθος και όταν η μετακίνηση είναι αργή (1 εκ./έτος), χρησιμοποιούνται κάθετες εκροές και πηγάδια άντλησης.
Η υπόγεια αποστράγγιση κοστίζει περισσότερο και είναι πιο δύσκολη σε σχέση με την επιφανειακή ή υπεδάφια αποστράγγιση. Οι εργασίες διάτρησης πρέπει διεξαχθούν με μεγάλη προσοχή, κατά την περίοδο της ξηρασίας που οι μετακινήσεις είναι πιο αργές. Στη συνέχεια, η φρεάτιος στάθμη και οι μετακινήσεις πρέπει να παρακολουθούνται για διάστημα ενός έτους τουλάχιστον.
Επιπλέον, προβλήματα υπάρχουν και με τις υποεδάφιες αποστραγγίσεις, όπως βούλωμα με υλικά όπως διαβρωμένος άργιλος, μη συνεκτική ιλύς, ή το σύστημα των ριζών από πυκνή βλάστηση. Τα τρωκτικά μπορούν επίσης να κατασκευάσουν τις φωλιές τους στα σημεία εξόδου των υπεδάφιων αγωγών ή οι αγωγοί αυτοί να διογκωθούν κοντά στο σημείο εκφόρτωσης, με αποτέλεσμα το σύστημα να επιβραδύνει. Το σκληρό υπόγειο νερό μπορεί να αποθέσει άλατα γύρω από την ίλη διήθησης στους υπεδάφιους αγωγούς ή στα φρεάτια των πηγαδιών.
Τέλος, είναι απαραίτητο να γίνουν γεωτεχνικές και υδρογεωλογικές μελέτες πριν την έναρξη της κατασκευής των έργων αυτών, διότι η αποτελεσματικότητα και η συχνότητα της χρήσης των διαφόρων τεχνικών αποστράγγισης ποικίλει ανάλογα με τις γεωλογικές και κλιματικές συνθήκες. Γι’αυτό τον λόγο πολλοί επαγγελματίες του χώρου προτιμούν να χρησιμοποιούν την αποστράγγιση σε συνδυασμό με άλλα μέτρα όπως τα έργα συγκράτησης.
– Αναδιαμόρφωση των πρανών
Μία άλλη μέθοδος για την σταθεροποίηση των πρανών είναι η αναδιαμόρφωση. Με την μέθοδο αυτή αφαιρούμε το πάνω μέρος της ολίσθησης με εκσκαφή και σταθεροποιούμε την απόληψη της ολίσθησης με πλήρωση και συμπίεση. Η τεχνική αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί κατά την κατασκευή ή σταθεροποίηση υφιστάμενων πρανών δρόμων. Ωστόσο, σε περίπτωση φυσικών εδαφών, η μέθοδος αυτή δεν είναι αποτελεσματική διότι η ποσότητα των απαραίτητων υλικών που πρέπει να απομακρυνθούν είναι πολύ μεγάλη. Ωστόσο μπορούμε να προβούμε σε επιφανειακή αναδιαμόρφωση.
– Ο ρόλος της βλάστησης
Η βλάστηση έχει θετικές και αρνητικές επιπτώσεις στην ευστάθεια των πρανών (3.1.2. Περισσότερα στοιχεία για τα αίτια των κατολισθήσεων>>). Σε πολλές περιπτώσεις, η φύτευση θεωρείται ως μία μακροπρόθεσμη και αποτελεσματική στρατηγική για την πρόληψη των φυσικών κινδύνων, ιδίως για την αντιμετώπιση των ολισθήσεων. Στο σχήμα 5 φαίνεται ένα καλό παράδειγμα της καλής επίδρασης της βλάστησης στην ευστάθεια του πρανούς. Το δίκτυο των ριζών του δέντρου banyan σταθεροποιεί ένα σχεδόν κάθετο κολλούβιο στο Diamond Head, Χαβάι. Το νερό που διηθείται μέσω του κολλούβιου βοηθά στην εξάπλωση του συστήματος των ριζών. Η έννοια των ενισχυμένων εδαφών (βλέπε πιο κάτω) προέρχεται από αυτή την φυσική διεργασία.
– Ενίσχυση εδάφους με Γεώπλεγμα
Το γεώπλεγμα χρησιμοποιείται συνήθως κατά την κατασκευή επιχωματώσεων κοντά σε αυτοκινητοδρόμους, ή για την επισκευή υφιστάμενων κατολισθήσεων. Αντιστοιχεί στην έννοια ενισχυμένων εδαφών. Η αρχή στηρίζεται στην παροχή εφελκυστικής τάσης μέσω τριβής με το περιβάλλον έδαφος. Τα πλέγματα ενίσχυσης εδαφών χρησιμοποιούνται στην αύξηση της μονάδας διατμητικής ισχύος των εδαφών όπου τοποθετούνται, και έτσι προσφέρουν μεγαλύτερη και μακροχρόνια ασφάλεια σε σχέση με την απλή συμπίεση.
Τα πλέγματα είναι μία μεταλλική κατασκευή, συνήθως από πολυπροπυλένιο ή πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας εμποτισμένο με αναστολείς υπεριώδους ακτινοβολίας. Το μέγεθος του γεωπλέγματος εξαρτάται από το επίπεδο του φορτίου για το οποίο προορίζεται. Τα πλέγματα ενίσχυσης συνήθως τοποθετούνται σε lift separations των 0,6-1,2 μέτρων. Οι αποστάσεις ενσωμάτωσης συνήθως ποικίλουν από 1 έως 1,5 φορά το ύψος του πρανούς (σχήμα 6). Το χώμα στη συνέχεια απλώνεται πάνω από το πλέγμα και συμπιέζεται (σχήμα 7). Η περιοχή που βρίσκεται ακριβώς δίπλα από το ελεύθερο μέτωπο συνήθως χρειάζεται τοπική συμπίεση με χειροκίνητα μηχανήματα. Το τύλιγμα του μετώπου του πρανούς με τα πλέγματα αποτελεί μία από τις επιλογές (σχήμα 8 και 9). Το τύλιγμα του μετώπου συνήθως δημιουργεί μία προστατευτική επιφάνεια κατά της διάβρωσης η οποία είναι κατάλληλη για φύτευση. Η βλάστηση χρησιμοποιείται για την προστασία των πλεγμάτων από υπεριώδεις ακτίνες και βανδαλισμούς. Δίνει μία αισθητική καλαίσθητη επιφάνεια και μειώνει την διάβρωση. Το τύλιγμα του μετώπου βοηθά επίσης στο να εμποδίζει τα τρωκτικά να φωλιάζουν στο πρανές.
Σχήμα 8 και 9: δύο εικόνες κατολίσθησης που ενισχύεται με γεώπλεγμα για την επιδιόρθωσή της που ολοκληρώθηκε το 1986 στο Crockett της Καλιφόρνιας. Η κάτω εικόνα δείχνει το πρανές 6 εβδομάδες μετά την ολοκλήρωση. Στο πρανές έγινε υδροσπορά και το γεώπλεγμα ενεργεί ως προστατευτικό χαλί (από Slosson and al., 1992)
B. Παθητικές τεχνικές
Ένα πρανές μπορεί να σταθεροποιηθεί αυξάνοντας τις δυνάμεις που αντιστέκονται στην μετακίνηση των μαζών με ένα εξωτερικό σύστημα άσκησης πίεσης. Τα συστήματα αυτά συνήθως χρησιμοποιούν μία δύναμη αντίστασης στην απόληξη της ολισθαίνουσας μάζας. Τα συστήματα αυτά είναι βασικά τα ίδια με αυτά που χρησιμοποιούνται για την πρόληψη των πτώσεων: αντερείσματα και φράχτες, τοίχοι αντιστήριξης και τοίχοι με συρματοκυβώτια (βλέπε 2.1.2.2. Περισσότερα στοιχεία για τις πτώσεις). Τα αντερείσματα παρέχουν αρκετό καθαρό βάρος κοντά στην απόληξη της ασταθούς μάζας και έτσι αποφεύγεται η μετακίνηση. Τα φράγματα είναι σχεδιασμένα με τρόπο ώστε να παρέχουν επιπλέον αντίσταση κοντά στην απόληξη του πρανούς, διασφαλίζοντας έτσι τον κατάλληλο παράγοντα ασφάλειας κατά της αστοχίας.
Πολλά σημαντικά τμήματα αυτοκινητοδρόμων κατασκευάστηκαν ή διορθώθηκαν με αντέρεισμα. Θα πρέπει να δίδεται προσοχή στα κατασκευαστικά στάδια ώστε η θεμελίωση να γίνει στο κατάλληλο βάθος και τα στρώματα πάνω στα οποία θα τοποθετηθεί το αντέρεισμα να είναι τα προβλεπόμενα.
Ο τοίχος οπλισμένης γης είναι ένα κατασκευαστικό υλικό το οποίο αποτελείται από χώμα επίχωσης και λεπτές μεταλλικές λωρίδες, σχηματίζοντας έτσι μία μάζα που είναι ικανή να συγκρατήσει μεγάλα φορτία. Η ιδέα είναι σχεδόν ίδια με το γεώπλεγμα, αλλά η τελική κατασκευή μοιάζει με εξωτερικό τοίχο. Η πρόσοψη ενός τοίχου οπλισμένης γης είναι συνήθως κάθετη, και το υλικό επίχωσης τοποθετείται είτε πίσω από μεταλλικές πλάκες είτε πίσω από πλάκες από μη οπλισμένο σκυρόδεμα. Όπως και το αντέρεισμα, έτσι και ο τοίχος οπλισμένης γης ενεργεί ως gravity structure τοποθετημένη σε σταθερά θεμέλια, και πρέπει να είναι σχεδιασμένη με τρόπο ώστε να αντιστέκεται στις κινητήριες δυνάμεις του πρανούς (ανατροπή, διάτμηση, ολίσθηση στην ή κάτω από τη βάση).
Ο τοίχος με συρματοκυβώτια είναι επίσης μία κατασκευή ενίσχυσης πρανών (βλέπε 2.1.2.2. Περισσότερα στοιχεία για τις πτώσεις).
Για όλα αυτά τα συστήματα συγκράτησης πρέπει να δημιουργείται ένα επίχωμα αποστράγγισης στην κατάντη πλευρά της κατασκευής, για την αποφυγή της συσσώρευσης υδάτων πίσω από τον τοίχο και αρνητικών επιπτώσεων στο πρανές.
Μία άλλη κατασκευή συγκράτησης που αναπτύχθηκε το 1985 από Γάλλους μηχανικούς του “Laboratoire Central des Ponts et Chaussées” είναι το “Arma Pneusol” (ένας συνδυασμός ελαστικών, επίχωσης και στρωμάτων από μεταλλικό πλέγματα) το οποίο χρησιμοποιείται κυρίως για την σταθεροποίηση πρανών αυτοκινητοδρόμων. Η κατασκευή είναι σχεδιασμένη με τρόπο ώστε να παρέχει και αισθητικό αποτέλεσμα. Με το σύστημα αυτό ανακυκλώνονται και τα ελαστικά.
Μία άλλη μέθοδος είναι ο τοίχος αγκύρωσης. Η αρχή είναι η ίδια με αυτή των τεχνικών προστασίας από πτώσεις (βλέπε 2.1.2.2. Περισσότερα στοιχεία για τις πτώσεις). Το εκτοξευόμενο τσιμεντοκονίαμα or ο τοίχος αντιστήριξης μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό με παθητικά ή ενεργά καλώδια αγκίστρωσης (σχήμα 16). Η τεχνική αυτή είναι ένα δραστικό σύστημα το οποίο αυξάνει την εσωτερική αντοχή των υλικών που σχηματίζουν το πρανές.
Τέλος, στις περισσότερες περιπτώσεις χρησιμοποιείται ένας συνδυασμός των ανωτέρω μεθόδων. Για παράδειγμα τα μεταλλικά πλέγματα ενίσχυσης εδάφους μπορούν να συνδυαστούν με πολλά άλλα συστήματα όπως συρματοκυβώτια, μεταλλικά πλέγματα ή πετρώματα τοιχοποιίας. Στα σχήματα 17 και 18 φαίνεται ένα παράδειγμα γεωπλέγματος που συνδυάζεται με ορύγματος γεμάτο πετρώματα και πρόσοψη από συρματοκυβώτια.
Αναφορές
BESSON L., 2005. Les risques naturels: de la connaissance pratique à la gestion administrative. Editions Techni. Cités, Voiron, 60 p.
FLAGEOLLET J.C., 1988. Les mouvements de terrain et leur prévention, Masson, Paris, 224 p.
GUEFFON M., 2005. Les travaux de prévention actifs contre les glissements de terrain : stabilisation et drainage des zones instables. Risques Infos n°16, p. 13-16
SLOSSON E., KEENE A.G., JOHNSON J.A., 1992. Landslides/Landslide mitigation. In: Reviews of Engineering Geology, Volume IX, Colorado
TRANSPORTATION RESEARCH BOARD, 1978. Landslides: Analysis and Control. National Academy of Sciences, Special Report 176, Washington DC
Η πρόληψη και επιδιόρθωση των ζημιών λόγω διαδικασιών καθίζησης συνάδουν με τις τεχνικές που χρησιμοποιούνται για την προστασία κατά της συρρίκνωσης και διόγκωσης. Οι τεχνικές προστερεοποίησης του εδάφους με αποστράγγιση και εφαρμογή φορτίου πριν από την διαδικασία κατασκευής εφαρμόζονται συχνά.
Υπάρχουν δύο είδη επιδιορθωτικών μεθόδων και προστατευτικών τεχνικών, οι οποίες εφαρμόζονται ανάλογα με την αποτελεσματικότητά τους και το κόστος τους:
- “Σκληρές” μέθοδοι (υψηλό κόστος αλλά μεγάλη αποτελεσματικότητα), με τις οποίες ενισχύονται τα κτήρια με πασσάλους, χαλύβδινες ράβδους, εναλλασσόμενους πασσάλους, micro-stakes, chaining, κ.λπ.
- “Ελαφριές” μέθοδοι (μικρότερο κόστος και συχνά επαρκείς), που αφορούν επέμβαση στα διπλανά κτήρια (έλεγχο εκκένωσης υδάτων, έλεγχο της βλάστησης με παρακολούθηση των ριζών και επιλογή προσαρμοσμένων ποικιλιών βλάστησης, ισοθερμική προστασία θεμελίων, τεχνητή αύξηση της υγρασίας του εδάφους με micro-porous pump κ.λπ).
Αναφορές:
Bekkouche N. et al., 1990. Foundation problems in Champlain clays during droughts: I – rainfall deficits in Montreal (1930-1988). Revue Canadienne de Géotechnique, vol. 27, n°3, pp. 285-293.
Bekkouche N. et al., 1992. Foundation problems in Champlain clays during droughts: II – Cases histories. Revue Canadienne de Géotechnique, vol. 29, n°2, pp. 169-187.
Biddle P.J. 1983. Pattern of soil drying and moisture deficit in the vicinity of trees on city soils. Géotechnique, vol. 33, n°2, pp.107-126.
Driscoll R. 1983. The influence of vegetation on the swelling and shrinking of clay soils in Britain. Géotechnique, vol. 33, n°2, pp.93-105.
Embleton, C., and Embleton C. (eds.) (1997), Geomorphological Hazards of Europe. Developments in Earth Surface Processes 5. Amsterdam : Elsevier, 524p.
Flageollet, J. C. (1988), Les mouvements de terrain et leur prévention, Paris : Masson, 224p.
Maquaire, O., 2005. Geomorphic hazards and natural risks, In: Koster, E., A. (ed.), The Physical Geography of Western Europe, Oxford Regional Environments, Oxford University Press, Chapter 18, 354-377.
Internet links:
http://www.prim.net/professionnel/documentation/dossiers_info/nat/low/mouvtTerr.pdf
http://www.argiles.fr/